生產(chǎn)線軸類零件上下料機構(gòu)設(shè)計【13張CAD高清圖紙和文檔】【YC系列】

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Manipulator can be boring to do dangerous work instead of humans, and improve labor productivity, reduce labor intensity. The device includes position control technology and programmable control technology, detection technology. The material of hydraulic manipulator this paper developed can catch put objects in space, flexible movement, any changes to the relevant parameters according to the changing and the movement process requirements, it may replace human work in high risk area,.Key Words: mechanical hand, hydraulic manipulator, shaft loading and unloading mechanism, improve目 錄摘 要IIAbstractIII目 錄IV第1章 緒論11.1課題背景及目的11.2 本課題研究的目的和意義21.3 液壓機械手概念21.4 國內(nèi)液壓機械手的研究2第2章 設(shè)計要求與方案42.1 液壓機械手設(shè)計要求42.2 基本設(shè)計思路42.2.1 系統(tǒng)分析42.2.2 總體設(shè)計框圖42.2.3 液壓機械手的基本參數(shù)52.3 液壓機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計52.4 機械手材料的選擇62.5機械臂的運動方式62.6 液壓機械手驅(qū)動方式的選擇72.7 動作要求分析72.8 液壓機械手結(jié)構(gòu)及驅(qū)動系統(tǒng)選型8第3章 機械手機械部分的設(shè)計計算93.1手指的相關(guān)設(shè)計與計算95.2 機械手手抓夾持精度的分析計算125.3 手爪扇形齒輪與齒條強度校核133.2升降方向設(shè)計計算143.2.1 初步確系統(tǒng)壓力143.2.2 升降液壓缸計算153.2.3 活塞桿的計算校核173.2.4 液壓缸工作行程的確定183.2.5 活塞的設(shè)計193.2.6 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算193.2.7 端蓋和缸底的計算校核203.2.7 缸體長度的確定203.2.8 緩沖裝置的設(shè)計203.2.9 液壓缸的選型213.3 水平方向設(shè)計計算223.3.1 水平方向計算223.3.2 液壓缸的選型233.4機身結(jié)構(gòu)的設(shè)計校核243.5螺柱的設(shè)計與校核243.6機械手的定位及平穩(wěn)性確定263.6.1常用的定位方式263.6.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素263.6.3液機械手運動的緩沖裝置27總結(jié)29參考文獻30致 謝31第1章 緒論1.1課題背景及目的由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，液壓機器人技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。智能液壓操縱致力于近年來方向，科學(xué)家都同意。液壓機器人模特，它可以模擬各種人類行為和人類的外部特征。未來的機器人液壓管家做夢也不會想到。取決于液壓機器人的結(jié)構(gòu)，機器人可分為液壓各種。輪式移動機器人，履帶式液壓機械手，機器人，液壓行走機器人。值得一提的是，行走液壓機械手，他是近期級的機器重要的研究成果。將其最喜歡的動物，甚至人類交談。這是復(fù)雜的運動的自動化程度非常高。與傳統(tǒng)的輪式和履帶式液壓機械手，環(huán)境適應(yīng)性比較。在一個狹小的空間工作，在崎嶇的道路和樓梯。不久的將來，這種技術(shù)將得到廣泛應(yīng)用。在這項研究中，生產(chǎn)液壓機械，計算機模擬操盤水力設(shè)計的應(yīng)用程序是一個非常重要的過程。包括零件建模，裝配液壓機器人仿真和運動仿真。通過模擬，設(shè)計人員可以觀察體的移動是很直觀，并且知道沒有任何干擾;理解的力的各種組件，不同的模擬數(shù)據(jù)。此方法大大減少了開發(fā)時間和成本。在學(xué)校畢業(yè)的機械工程及最后一個環(huán)節(jié)的自動化專業(yè)學(xué)習(xí)，在大學(xué)四年的學(xué)習(xí)，繼續(xù)深化和測試，以務(wù)實和全面，是不是一個單一的其他辦法，通過畢業(yè)設(shè)計，提高能力的培訓(xùn)，是要努力提高實踐能力起著非常重要的作用。以達(dá)到以下目標(biāo)：（1）文化的基本理論，綜合運用基本知識和技能，提高分析和解決實際問題的能力。（2）必須完全訓(xùn)練有素的工程師，提高實際工作能力。對于研究，文件和數(shù)據(jù)的收集和分析能力;設(shè)計和開發(fā)測試計劃的能力;設(shè)計，計算，提高繪畫技巧;摘要和論文寫作技巧。（3）測試的培訓(xùn)和實踐能力的整體素質(zhì)。1.2 本課題研究的目的和意義（1）通過對軸類零件裝卸機構(gòu)的設(shè)計，使我們得到了學(xué)校的綜合培訓(xùn)課程;（2）效率高，響應(yīng)速度快的自動送料系統(tǒng)的效率低的設(shè)計傳統(tǒng)的人工飼料，以保證高質(zhì)量的工作。干擾的處理期間的傳統(tǒng)的夾緊機構(gòu)過大，對生產(chǎn)的影響更大，要設(shè)計一種新的夾緊機構(gòu)，以使處理時間變短，加工精度得到保證，生產(chǎn)能力得以提高。1.3 液壓機械手概念目前，工業(yè)機器人的概念，在世界上沒有均勻，分類是不一樣的。最近通過的美國聯(lián)合國協(xié)會國際標(biāo)準(zhǔn)化定義組織的工業(yè)機器人機械手：工業(yè)機器人是一個可編程的多功能設(shè)備，可以改變行動計劃，完成各種工作，主要用于物料處理，輸送工件。液壓機械手（機器人）是一種自動實現(xiàn)。它是控制理論，先進的綜合機械電子，計算機和仿生材料的產(chǎn)物。在工業(yè)，醫(yī)學(xué)，農(nóng)業(yè)，建筑業(yè)甚至軍事領(lǐng)域的重要應(yīng)用。液壓機械手是一個代表，機械和電子控制系統(tǒng)，生產(chǎn)工具的自動化程度高，在近50年的發(fā)展。在制造業(yè)中，液壓工業(yè)機器人技術(shù)已被廣泛應(yīng)用。這是自動化程度高，改善工作條件，以確保產(chǎn)品質(zhì)量，提高工作效率，起到了非常重要的作用。我們可以說，他是現(xiàn)代工業(yè)的技術(shù)革命。執(zhí)行系統(tǒng)通常包括手，腕，臂，一底座，一主電動機系統(tǒng)。這三個系統(tǒng)，驅(qū)動系統(tǒng)及控制系統(tǒng)的實施主體部分由液壓操縱的。通過手指（或吸收），該驅(qū)動元件和驅(qū)動元件離合器（或吸附，保持），并釋放該工件或工具的一部分的。1.4 國內(nèi)液壓機械手的研究在日本工業(yè)液壓機器人的應(yīng)用有著悠久的歷史。當(dāng)工業(yè)液壓操縱，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)在工業(yè)液壓操縱盛行于七十年代八十年代。每年的工業(yè)產(chǎn)值快速增長。 1980年達(dá)到1 hundred十億日元，1990-600000000000日元。在2004年達(dá)到一萬億八百and fifty十億日圓。這表明在提高生產(chǎn)率的重要工業(yè)液壓操縱器。在國際上，所有國家都實現(xiàn)了工業(yè)機器人液壓的重要性。因此，工業(yè)液壓機械手訂單銳減。 20032002相比，訂單10的增長。那么對于工業(yè)液壓操縱的需求仍在上升。從2001-2006年，超過90,000的訂單全球經(jīng)濟增長。 7的年均增長率。工業(yè)液壓機器人的國際發(fā)展方向：知識液壓機械手的涉及多學(xué)科，多領(lǐng)域的。包括：計算機，電子，控制，人工智能，傳感器，通訊和網(wǎng)絡(luò)，控制，機械等。液壓機械手的發(fā)展是從話題分不開的。這是因為結(jié)合的各學(xué)科之間的相互作用，以創(chuàng)建自動化程度高，它。隨著科學(xué)技術(shù)，在液壓機器人更廣泛的應(yīng)用范圍的發(fā)展;技術(shù)越來越多，越來越強大。它是液壓機器人小型化的研究。液壓機器人將人們的日常生活較大出入?？偟内厔菔悄K化，標(biāo)準(zhǔn)化，智能化。廣泛應(yīng)用于工業(yè)液壓操縱，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，產(chǎn)品安全和人員安全，改善工作環(huán)境，減輕勞動強度，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約原材料消耗，降低生產(chǎn)成本，具有非常重要的作用。在以人為本的原則，工業(yè)液壓操縱廣泛的應(yīng)用，它的出現(xiàn)使人們的生活更輕松，更好。液壓機械工藝品是一家大型高科技工業(yè)計算機，后車?，F(xiàn)代軍事行業(yè)，液壓機械市場的發(fā)展前景是非常好的。從二十世紀(jì)，液壓機械行業(yè)穩(wěn)步增長。在二十世紀(jì)九十年代，發(fā)展及液壓機械產(chǎn)品的快速增長，超過10的年增長率。二，2004年達(dá)到創(chuàng)紀(jì)錄的。更多的亞洲需求的液壓機械手，四十三的年增長率。經(jīng)過40多年的發(fā)展，工業(yè)液壓操縱器在許多領(lǐng)域的應(yīng)用。最廣泛使用的生產(chǎn)液壓操縱的。制造，而不是手動操作液壓機器人，從而大大提高了生產(chǎn)效率焊接，熱處理，表面涂層，加工，裝配，測試和儲存，羊毛（沖壓，壓鑄，鍛造股票等）等操作。第2章 設(shè)計要求與方案2.1 液壓機械手設(shè)計要求軸部分裝卸裝置的自動生產(chǎn)線的一個重要組成部分，它的主要作用是降低的非切削時間的處理，提高生產(chǎn)率，從而提高了機器的生產(chǎn)率和整個生產(chǎn)線。自動送料裝置比較復(fù)雜，更多的行動，多重關(guān)系之間的協(xié)調(diào)行動，這需要自動送料裝置靈敏，準(zhǔn)確，精度高。通過本次畢業(yè)設(shè)計，現(xiàn)有的軸類零件自動送料裝置進行比較的基礎(chǔ)上控制理論方法和設(shè)計一套更好的自動送料裝置的性能。原始數(shù)據(jù)：（1）機器相關(guān)的數(shù)據(jù)，例如：類型：CA6140車床;軸類零件上料裝置（2）設(shè)計;液壓推桿。（3）相關(guān)的實際生產(chǎn)數(shù)據(jù)：材料：20100; 100500的長度。2.2 基本設(shè)計思路2.2.1 系統(tǒng)分析該機器人是一個強大的工具，實現(xiàn)了生產(chǎn)過程自動化，提高勞動生產(chǎn)率。為了實現(xiàn)所需要的生產(chǎn)過程自動化，機械化和全面的技術(shù)和經(jīng)濟分析自動化，以確定是否合適的機器人。完成機器人的設(shè)計和通常具有較少第一做功：（1）根據(jù)不同的機械手，明確的目標(biāo)和任務(wù)之際。（2）分析了機器人的工作環(huán)境。（3）對系統(tǒng)需求的分析，以確定機器人和程序，如自由度的數(shù)目的基本功能時，機器人的移動速度，定位精度，抓重量。此外，根據(jù)該液壓抓斗質(zhì)量，形狀，尺寸和體積，以確定的形式和操縱器和把手的尺寸的位置。在這方面，我的分析如下：（1）手材料為液壓機械設(shè)計問題，該機器人是一種材料搬運機器人。雖然機器人的使用場合，而且也非常廣泛，涉及到材料的狀態(tài)，操作線比我的知識和能力的環(huán)境因素，我選擇液壓機械手的材料處理非生產(chǎn)線的小物件。（2）因為我選擇了機械手液壓材料處理的非生產(chǎn)線的小物件。因此，工作環(huán)境，機械廠，精度高，故障率低，速度快的系統(tǒng)。2.2.2 總體設(shè)計框圖圖2 總體設(shè)計框圖如圖2為總設(shè)計框圖，說明如下：（1）控制系統(tǒng)：任務(wù)被反饋根據(jù)機器人操作指令程序和傳感器的信號，控制致動器操縱來執(zhí)行預(yù)定的動作和功能。其主要設(shè)計目標(biāo)是選擇CPU，CPU的編寫和調(diào)試程序。（2）驅(qū)動系統(tǒng)：驅(qū)動裝置驅(qū)動系統(tǒng)的工作。（3）機械系統(tǒng)：包括機身，機械手臂，手腕和抓手。需要確定的自由，坐標(biāo)和計算出的特定結(jié)構(gòu)的程度。（4）感測系統(tǒng)：所述傳感器的選擇和的具體作用。2.2.3 液壓機械手的基本參數(shù)1.最大水硬性材料的重量機器人是它的主要參數(shù)。2.速度直接影響的機器人操作器的動作的穩(wěn)定性和速度，所以移動速度是一個主要的基本參數(shù)材料材料液壓操縱器。設(shè)計速度太低，這將是無法滿足機器人的運動功能，限制使用的機器人。高速的設(shè)計將提高機器人的負(fù)荷和影響機器人的順利運作。3.工作半徑膨脹沖程和工作范圍是確定鍵的機器人和機器的尺寸，而且手的基本參數(shù)的機械設(shè)計。3.定位精度的機器人的主要基本參數(shù)之一。機器人精度太低，就不能完成功能，準(zhǔn)確度高也意味著成本的增加。兩者合計，為0.3毫米液壓操縱器的定位精度的材料組的定位精度。該材料的液壓機械手的各個部分的基本參數(shù)可以行駛，并從上述材料的時間分配已經(jīng)知道每個液壓機器人關(guān)節(jié)來決定。2.3 液壓機械手結(jié)構(gòu)設(shè)計根據(jù)所設(shè)計的機械手的運動方式：機械臂的轉(zhuǎn)動，機械臂的升降。根據(jù)上文所說的，機械手按照坐標(biāo)的分類情況，選擇圓柱坐標(biāo)式機械手更為妥當(dāng)。2.4 機械手材料的選擇該材料應(yīng)根據(jù)機器人手臂的工作條件以滿足所述機器人設(shè)計和制造要求。從設(shè)計，機器人完成各種運動。因此，對于移動部件的材料的要求，它應(yīng)該是一個重量輕的材料。另一方面，在運動中常常手臂振動，這將大大降低它的運動精度。因此，材料，質(zhì)量，剛度，阻尼的選擇必須加以考慮，從而有效地提高了機器人臂的動態(tài)性能。此外，機械手選的材料和不同材料的一般結(jié)構(gòu)。機器人是伺服機構(gòu)，控制，我們必須考慮它的可控性。在的材料，結(jié)構(gòu)，質(zhì)量性能方面的考慮在臂材料的選擇，可控性和可操作性?？傊?，操縱材料的選擇，你應(yīng)該考慮的強度，剛度，重量輕，柔韌，耐沖擊，外觀和價格。下面是使用了一些機器人的材料：高強度鋼，碳素鋼和合金鋼（L）：這種材料的強度，該合金結(jié)構(gòu)鋼變形增加4到5倍，彈性模量，電阻，特別是強度，是最廣泛使用的材料;共同的特征（2）的鋁，鋁合金等輕合金材料具有重量輕，彈性模量E為小，但密度小的物質(zhì)，/ P比率也與E和鋼相比;（3）陶瓷：有陶瓷材料的質(zhì)量好，但易碎，但處理不當(dāng)，需要特殊的設(shè)計和聯(lián)合金屬部件。不過，日本已開發(fā)出高速ARM陶瓷樣品機械手的;從視圖的設(shè)計機器人的點，不需要在材料的選擇上的負(fù)載能力，并不需要高彈性模量和抗變形，除了考慮到材料成本，加工，以及其他因素。在各種因素的措施，結(jié)合鋁合金的工作條件，如機器人組件初步選擇。2.5機械臂的運動方式運動形式的機器人有五種常見的SCARA型，直角坐標(biāo)極坐標(biāo)型，關(guān)節(jié)型，圓柱坐標(biāo)?；谶\動根據(jù)運動參數(shù)主要形式的選擇結(jié)構(gòu)設(shè)計。運動的一種形式，以滿足不同的生產(chǎn)工藝的需要，可以使用不同的結(jié)構(gòu)。選擇表中的具體位置，必須根據(jù)操作要求，液壓工作的中心線的方向上的變化在工作場所，而且，比較和選擇。兩只手，兩個或三個肩和肘腕方向的這種機械定位。其中，繞垂直軸肩，另一肩斜度。承擔(dān)兩個正交軸。第二軸平行于肩，考慮到機器人的工作，這需要運動靈活，有一個大的工作空間，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，關(guān)節(jié)機械手選擇的特點。如圖。這種配置，動作靈活，寬大的空間，空間最小干涉操縱操作，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，易于密封接頭相對運動部件和灰塵。但這種機器人逆運動學(xué)是更復(fù)雜的，這是難以確定的美元的結(jié)束;態(tài)度不直觀，而且在大的計算量的控制。圖3 常見的運動方式2.6 液壓機械手驅(qū)動方式的選擇機械手使用主要利用液壓驅(qū)動，液壓驅(qū)動和電機驅(qū)動的四種基本形式的機器人駕駛模式。然而，隨著液壓傳動，低功率，能量相比，液壓結(jié)構(gòu)比較簡單，易于控制速度，精度不高。油馬達(dá)驅(qū)動能量是一個簡單，速度快，定位精度，易用性，低噪音，高速變化的機制，高效，靈活的控制。液壓驅(qū)動的特點是動力，結(jié)構(gòu)簡單，省去了減速裝置，響應(yīng)速度快，精度高。但需要液壓源，也容易發(fā)生泄漏。首先，我會選擇驅(qū)動馬達(dá)，但考慮到機械手的結(jié)構(gòu)單純的機械動作沒有達(dá)到傳播的期望的效果。如果您使用的是旋轉(zhuǎn)的液壓或液壓驅(qū)動機械臂必須帶有旋轉(zhuǎn)液壓或液壓缸旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不利于設(shè)計。該改進的方案中，驅(qū)動器被分成兩個部分。它的機械臂伸展，起重機械劃傷，液壓驅(qū)動。2.7 動作要求分析動作一：送 料動作二：預(yù)夾緊動作三：手臂上升動作四：手臂旋轉(zhuǎn)動作五：小臂伸長動作六：手腕旋轉(zhuǎn) 預(yù)夾緊 手臂上升 手臂旋轉(zhuǎn) 手臂伸長 手臂轉(zhuǎn)回 手腕旋轉(zhuǎn) 圖2.2 液壓機械手動作簡易圖2.8 液壓機械手結(jié)構(gòu)及驅(qū)動系統(tǒng)選型本課題所設(shè)計的液壓機械手為通用型的液壓機械手，其中坐標(biāo)系為圓柱坐標(biāo)系結(jié)構(gòu)。驅(qū)動系統(tǒng)選用油馬達(dá)驅(qū)動和液壓驅(qū)動，油馬達(dá)驅(qū)動用于機座的旋轉(zhuǎn)和手臂的上下移動，液壓驅(qū)動用于手臂的伸縮和液壓機械手的夾取和翻轉(zhuǎn)3。第3章 機械手機械部分的設(shè)計計算3.1手指的相關(guān)設(shè)計與計算設(shè)計手抓取除了滿足當(dāng)時的需求，我們還必須滿足以下要求：（1），所述手指抓握大小以適合確定所述手指把手（即夾緊力）應(yīng)被視為以及慣性力的重量和工件或產(chǎn)生的傳輸?shù)牟僮髌陂g的振動，以確保工件不會產(chǎn)生松動或脫落，但是將把手太浪費并可能損壞工件。（2）應(yīng)確保工件可順利進入或脫離手指伸縮手指應(yīng)該具有足夠大的開口角，以容納較大直徑的范圍內(nèi)，以確保有足夠的距離，以方便抓取夾緊和松開工件。移動顎具有足夠大的運動范圍。（3），應(yīng)具有足夠的強度和剛度，以及其自身重量的光影響由于反作用力和慣性力的運動，振動等時，工件被夾緊時，要求機器人具有足夠的強度和剛度，以防止斷裂或彎曲變形，但結(jié)構(gòu)應(yīng)該是簡單的和緊湊的，輕重量，并在手聚焦在手腕上的旋轉(zhuǎn)軸，從而使最小的手腕扭轉(zhuǎn)力矩。（4），動作快速，靈活，精確，一般的機器人還需要方便更換手可以根據(jù)使用的手持握把型的手，吸附手和專用工具（槍，扳手，焊接工具）類別來劃分。分析與該設(shè)計的比較之后使用一個夾式的手。機械手直接抓住把手和（或吸附）對象或特殊工具來執(zhí)行工作任務(wù)夾持部件，因此，手的構(gòu)造和尺寸應(yīng)當(dāng)基于該作業(yè)的任務(wù)的要求來設(shè)計，以便形成一個各種結(jié)構(gòu)類型。它是安裝在臂的前部，可以模仿人手的動作。一 、夾持式手部夾持式手部對抓取工件的形狀具有較大的適應(yīng)性，故應(yīng)用較廣。它的動作與鋼絲鉗或虎鉗相似。二 、結(jié)構(gòu)有一鉗手驅(qū)動，傳輸和手指（或爪子）等組成。大多數(shù)驅(qū)動活塞缸。變速機構(gòu)共同連接機構(gòu)，滑槽機構(gòu)，齒條和齒輪機構(gòu)等。手指使用兩個手指，而且還指的是一些其它形式。手指放在手指直接接觸工件部分夾緊，其結(jié)構(gòu)和形狀取決于工件的形狀。一方面人員結(jié)構(gòu)通過模仿手指的動作可分為回轉(zhuǎn)型移動式等多種形式。分析這種設(shè)計選擇移動齒輪齒條式手比較。工件尺寸：直徑約23cm，圓柱形，材料是鐵質(zhì)。機械手最大抓重：2kg根據(jù)所夾取的零件半徑（20-30的圓柱形棒料）經(jīng)分析取扇型齒輪的齒頂模數(shù)m=2，=23。齒條齒數(shù)取=23。1手指夾緊力的計算：公式： (3-1)為抓取的工件重量最大為2Kg ，為安全系數(shù)取1.22,暫取5，為工作情況系數(shù)，可按=1.12.5此取=2，為方位系數(shù)，即為當(dāng)爪子處在不同位置夾取工件不同放置位置是的系數(shù)，根據(jù)查取的公式： =0.5tan，粗略計算約等于0.91.1此處取1。根據(jù)公式（3-1）計算得:1.52129.8N =58.8N因為此設(shè)計采用移動型齒輪齒條手部結(jié)構(gòu)，查資料知其夾緊力為驅(qū)動力的一半，即: =0.5 (3-2)此處考慮其他因素取100N。 圖3-1機械手手部簡圖(c)計算手部活塞桿行程長L,即 （3.4） =25tg30 =23.1mm經(jīng)圓整取l=25mm(d)確定“V”型鉗爪的L、3。取L/Rcp=3 （3.5）式中： Rcp=P/4=200/4=50 （3.6）由公式（3.5）（3.6）得：L=3Rcp=150取“V”型鉗口的夾角2=120，則偏轉(zhuǎn)角按最佳偏轉(zhuǎn)角來確定，查表得：=2239計算：設(shè)a=100mm,b=50mm,;機械手達(dá)到最高響應(yīng)時間為0.5s，求夾緊力和驅(qū)動力和 驅(qū)動液壓缸的尺寸。(1) 設(shè) =1.02 根據(jù)公式，將已知條件帶入： =1.5 （2）根據(jù)驅(qū)動力公式得： =1378N （3）取 （4）確定液壓缸的直徑D 選取活塞桿直徑d=0.5D,選擇液壓缸壓力油工作壓力P=0.81MPa, 根據(jù)表4.1（JB826-66），選取液壓缸內(nèi)徑為：D=63mm則活塞桿內(nèi)徑為:D=630.5=31.5mm，選取d=32mm為了保證手抓張開角為，活塞桿運動長度為34mm。手抓夾持范圍，手指長100mm,當(dāng)手抓沒有張開角的時候，如圖3.2（a）所示，根據(jù)機構(gòu)設(shè)計，它的最小夾持半徑，當(dāng)張開時，如圖3.2（b）所示，最大夾持半徑計算如下： 機械手的夾持半徑從20-30mm（a） (b)手抓張開示意圖5.2 機械手手抓夾持精度的分析計算機械手的精度設(shè)計要求工件定位準(zhǔn)確,抓取精度高,重復(fù)定位精度和運動穩(wěn)定性好,并有足夠的抓取能。機械手能否準(zhǔn)確夾持工件，把工件送到指定位置，不僅取決于機械手的定位精度（由臂部和腕部等運動部件來決定），而且也于機械手夾持誤差大小有關(guān)。特別是在多品種的中、小批量生產(chǎn)中，為了適應(yīng)工件尺寸在一定范圍內(nèi)變化，一定進行機械手的夾持誤差。圖3.3 手抓夾持誤差分析示意圖該設(shè)計以棒料來分析機械手的夾持誤差精度。機械手的夾持范圍為80mm180mm。一般夾持誤差不超過1mm,分析如下：工件的平均半徑：手指長,取V型夾角偏轉(zhuǎn)角按最佳偏轉(zhuǎn)角確定：計算 當(dāng)S時帶入有：夾持誤差滿足設(shè)計要求。5.3 手爪扇形齒輪與齒條強度校核1、材料：齒輪：40 滲碳淬火 硬度5862 齒條：40 滲碳淬火 硬度 48552、因所受的力不大硬齒面扇形齒輪與齒條按接觸疲勞強度校核 查表計算查表 查資料： 安全系數(shù) 由上面的公式知：符合要求3.2升降方向設(shè)計計算3.2.1 初步確系統(tǒng)壓力表3-1 按負(fù)載選擇工作壓力1負(fù)載/ KN50工作壓力/MPa1.25，滿足最低速度的要求。2.活塞桿強度計算： 90mm （4-4）式中 許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強度適中）3活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 活塞桿的外端頭部與負(fù)載的拖動油馬達(dá)機構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負(fù)載力，適應(yīng)液壓缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負(fù)載的具體情況，選擇適當(dāng)?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。4.活塞桿的密封與防塵活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等6。采用薄鋼片組合防塵圈時，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計和維護，本方案選擇O型密封圈。3.2.4 液壓缸工作行程的確定 液壓缸工作行程長度可以根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際工作的最大行程確定，并參照表4-4選取標(biāo)準(zhǔn)值。液壓缸活塞行程參數(shù)優(yōu)先次序按表4-4中的a、b、c選用。表4-4（a）液壓缸行程系列（GB 2349-80）62550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000表4-4（b） 液壓缸行程系列（GB 2349-80）6 40 6390110140180220280360450550700900110014001800220028003600表4-4（c） 液壓缸形成系列（GB 2349-80）6240260300340380420480530600650750850950105012001300150017001900210024002600300034003800根據(jù)設(shè)計要求知快速接近工件，行程根據(jù)任務(wù)書要求，根據(jù)表3-8，可選取垂直方向液壓缸的工作行程為900mm，可選取水平方向液壓缸的工作行程為1000mm。3.2.5 活塞的設(shè)計由于活塞在液力的作用下沿缸筒往復(fù)滑動，因此，它與缸筒的配合應(yīng)適當(dāng)，既不能過緊，也不能間隙過大。配合過緊，不僅使最低啟動壓力增大，降低機械效率，而且容易損壞缸筒和活塞的配合表面；間隙過大，會引起液壓缸內(nèi)部泄露，降低容積效率，使液壓缸達(dá)不到要求的設(shè)計性能。考慮選用O型密封圈。3.2.6 導(dǎo)向套的設(shè)計與計算1.最小導(dǎo)向長度H的確定 當(dāng)活塞桿全部伸出時，從活塞支承面中點到到導(dǎo)向套滑動面中點的距離稱為最小導(dǎo)向長度1。影響液壓缸工作性能和穩(wěn)定性。因此，在設(shè)計時必須保證液壓缸有一定的最小導(dǎo)向長度。根據(jù)經(jīng)驗,當(dāng)液壓缸最大行程為L,缸筒直徑為D時,最小導(dǎo)向長度為: （4-5）一般導(dǎo)向套滑動面的長度A，在缸徑小于80mm時取A=(0.61.0)D，當(dāng)缸徑大于80mm時取A=(0.61.0)d.。活塞寬度B取B=(0.61.0)D。若導(dǎo)向長度H不夠時,可在活塞桿上增加一個導(dǎo)向套K(見圖4-1)來增加H值。隔套K的寬度。圖4-1 液壓缸最小導(dǎo)向長度1因此:最小導(dǎo)向長度，取H=9cm；導(dǎo)向套滑動面長度A=活塞寬度B=2.導(dǎo)向套的結(jié)構(gòu) 導(dǎo)向套有普通導(dǎo)向套、易拆導(dǎo)向套、球面導(dǎo)向套和靜壓導(dǎo)向套等，可按工作情況適當(dāng)選擇。3.2.7 端蓋和缸底的計算校核 在單活塞液壓缸中，有活塞桿通過的端蓋叫端蓋，無活塞桿通過的缸蓋叫缸頭或缸底。端蓋、缸底與缸筒構(gòu)成密封的壓力容腔，它不僅要有足夠的強度以承受液力，而且必須具有一定的連接強度。端蓋上有活塞桿導(dǎo)向孔（或裝導(dǎo)向套的孔）及防塵圈、密封圈槽，還有連接螺釘孔，受力情況比較復(fù)雜，設(shè)計的不好容易損壞。1.端蓋的設(shè)計計算端蓋厚h為：式中 D1螺釘孔分布直徑，cm； P壓力，； 密封環(huán)形端面平均直徑，cm； 材料的許用應(yīng)力，。2.缸底的設(shè)計 缸底分平底缸，橢圓缸底，半球形缸底。3.2.7 缸體長度的確定 液壓缸缸體內(nèi)部長度應(yīng)等于活塞的行程與活塞的寬度之和。缸體外形長度還需要考慮到兩端端蓋的厚度1。一般液壓缸缸體長度不應(yīng)大于缸體內(nèi)經(jīng)的2030倍。取系數(shù)為5,則液壓缸缸體長度：L=5*10cm=50cm。3.2.8 緩沖裝置的設(shè)計 液壓缸的活塞桿（或柱塞桿）具有一定的質(zhì)量，在液力的驅(qū)動下運動時具有很大的動量。在它們的行程終端，當(dāng)桿頭進入液壓缸的端蓋和缸底部分時，會引起機械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲。采用緩沖裝置，就是為了避免這種機械撞擊，但沖擊壓力仍然存在，大約是額定工作壓力的兩倍，這就必然會嚴(yán)重影響液壓缸和整個液系統(tǒng)的強度及正常工作。緩沖裝置可以防止和減少液壓缸活塞及活塞桿等運動部件在運動時對缸底或端蓋的沖擊，在它們的行程終端能實現(xiàn)速度的遞減，直至為零。 當(dāng)液壓缸中活塞活塞運動速度在6m/min以下時，一般不設(shè)緩沖裝置，而運動速度在12m/min以上時，不需設(shè)置緩沖裝置。在該組合機床液系統(tǒng)中，動力滑臺的最大速度為4m/min,因此沒有必要設(shè)計緩沖裝置。3.2.9 液壓缸的選型經(jīng)過比較，參考市場上的液壓缸類型，選擇一種可靠優(yōu)質(zhì)的液壓缸產(chǎn)品的生產(chǎn)商速易可（上海）有限公司http:/www.tonab.net/about_us.asp。速易可液動（上海）有限公司成立于2004年，從事于空油壓零組件和設(shè)備研 究、生產(chǎn)、銷售的自動化廠商，產(chǎn)品以TONAB品牌營銷國內(nèi)外市場，產(chǎn)品主要有空液凈化組件、液動控制組件、液動執(zhí)行組件、輔助組件、空油壓設(shè)備，產(chǎn) 品廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械、工業(yè)機械手、食品包裝機械、紡織機械、半導(dǎo)體設(shè)備、軌道交通、煙草機械、機床自動控制、真空搬運、汽車制造、教學(xué)培訓(xùn)等行業(yè)。速易可目前主要產(chǎn)品有：無桿液壓缸、滑臺液壓缸、止動液壓缸、回轉(zhuǎn)液壓缸、機械夾、回轉(zhuǎn)夾緊液（油）壓缸、導(dǎo)桿液壓缸、帶鎖液壓缸、雙軸缸、標(biāo)準(zhǔn)型液壓缸、控制閥、空液控制組件、真空系統(tǒng)組件及相關(guān)液動輔助零組件。根據(jù)上節(jié)計算，在這選擇YAM63.3.3 水平方向設(shè)計計算3.3.1 水平方向計算當(dāng)工件處于水平位置時，擺動缸的工件扭矩最大，采用估算法，工件重20kg，長度l =1000mm。如圖3.4所示。工件圖3.4 受力簡圖(1)計算扭矩4 (2)液壓缸（伸縮）及其配件的估算扭矩 4F =200N S =1m（最大行程時）帶入公式2.9得=200101 =2000（NM） 由于水平方向的液壓缸與升降方向的有些類似，在此不在一一列舉3.3.2 液壓缸的選型速易可目前主要產(chǎn)品有：無桿液壓缸、滑臺液壓缸、止動液壓缸、回轉(zhuǎn)液壓缸、機械夾、回轉(zhuǎn)夾緊液（油）壓缸、導(dǎo)桿液壓缸、帶鎖液壓缸、雙軸缸、標(biāo)準(zhǔn)型液壓缸、控制閥、空液控制組件、真空系統(tǒng)組件及相關(guān)液動輔助零組件。根據(jù)上節(jié)計算，在這選擇YAM63.腕部是聯(lián)結(jié)手部和臂部的部件，腕部運動主要用來改變被夾物體的方位，它動作靈活，轉(zhuǎn)動慣性小。本課題腕部具有回轉(zhuǎn)這一個自由度，可采用具有一個活動度的回轉(zhuǎn)缸驅(qū)動的腕部結(jié)構(gòu)。3.4機身結(jié)構(gòu)的設(shè)計校核臂部和機身的配置形式基本上反映了液機械手的總體布局。本課題液機械手的機身設(shè)計成機座式，這樣液機械手可以是獨立的，自成系統(tǒng)的完整裝置，便于隨意安放和搬動，也可具有行走機構(gòu)。臂部配置于機座立柱中間，多見于回轉(zhuǎn)型液機械手。臂部可沿機座立柱作升降運動，獲得較大的升降行程。升降過程由電動機帶動螺柱旋轉(zhuǎn)。由螺柱配合導(dǎo)致了手臂的上下運動。手臂的回轉(zhuǎn)由電動機帶動減速器軸上的齒輪旋轉(zhuǎn)帶動了機身的旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到了自由度的要求7-9。3.5螺柱的設(shè)計與校核螺桿是液機械手的主支承件，并傳動使手臂上下運動。螺桿的材料選擇：從經(jīng)濟角度來講并能滿足要求的材料為鑄鐵。螺距 P =6mm 梯形螺紋螺紋的工作高度 h =0.5P （3.17）=3mm螺紋牙底寬度 b =0.65P=0.656=3.9mm （3.18）螺桿強度11 （3.19）=3050Mpa螺紋牙剪切 =40彎曲=4555(1)當(dāng)量應(yīng)力 (3.20)式中 T傳遞轉(zhuǎn)矩Nmm螺桿材料的許用應(yīng)力 所以代入公式（3.20）得： 6225025d12+11236900d16101262250250.0292+112369000.02961012即16471pa535340pa合格(2)剪切強度 （旋合圈數(shù)） （3.21） （3.22） =206.8103pa =0.206Mpa=40Mpa(3)彎曲強度=0.48Mpa=45Mpa合格3.6機械手的定位及平穩(wěn)性確定3.6.1常用的定位方式機械停止機械停止位置被設(shè)定在行程的末端。當(dāng)通過減速液體機器人末端，緊靠擋塊和定位。如果減速前的位置，定位驅(qū)動壓力不消除，在這種情況下，機械止動件的位置可以達(dá)到很高的重復(fù)性。一般高于0.5mm的定位如果油驅(qū)趕并刪除工作的壓力，那么液體操縱可能會出現(xiàn)小幅反彈站的距離，因此定位精度低12。3.6.2影響平穩(wěn)性和定位精度的因素液體機器人能準(zhǔn)確工作，定位實際上是一個三維空間，線的數(shù)量和角度定位組合的量的量。在許多簡單的情況下，一個單一的值可能是主要的。影響單行或如下角度定位誤差量的量的因素：（1）定位不同的因素影響不同的定位。如機械止動件的位置，定位精度和剛度并抵靠時的速度和其他因素有關(guān)的止動件的止動件。（2）定位速度定位速度上的定位精度影響很大。這是因為，定位速度是不一樣的，不同的能量必須被耗散運動部件。通常情況下，為了減少定位誤差應(yīng)合理控制定位速度，如提高了性能的緩沖裝置的緩沖和緩沖效率，控制驅(qū)動系統(tǒng)使得移動部件及時減速。（3）準(zhǔn)確度制造和安裝高速精密流體精密機器人對定位精度產(chǎn)生直接的影響。（4）剛度結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度機器人本身是低的，由于振動容易發(fā)生定位精度普遍較低。重量比（5）的移動構(gòu)件移動部件包括液壓機械手自身的重量和材料的重量的重量被抓住。在運動的重量變化對定位精度的影響更大。通常情況下，可移動部件的增加的重量，其定位精度下降。因此，設(shè)計不僅要降低自身的運動部件的重量，而且要考慮改變抓工作重的影響。（6）的驅(qū)動源流體壓力波動和電壓，油溫度波動會影響重復(fù)定位精度是一個機器人。因此，使用必要的電壓和調(diào)節(jié)流體的措施。（7）控制系統(tǒng)開關(guān)控制，位置控制和電液比例控制精度伺服控制是不一樣的。這是不僅是因為不同的精度和各種控制用元件的靈敏度，而且還與有關(guān)的位置反饋裝置13的存在或不存在。這個項目的定位精度用機械止動器的位置。3.6.3液機械手運動的緩沖裝置緩沖裝置進入緩沖器和兩種形式的外緩沖器。在液壓缸的形式的緩沖器結(jié)束緩沖裝置和緩沖電路。外面的柔性機械構(gòu)件和液體緩沖器形式緩沖區(qū)。優(yōu)點緩沖區(qū)是一個簡單而緊湊的結(jié)構(gòu)。但有時限制的座椅位置;優(yōu)點坐墊的座椅位置靈活，簡單，良好的緩震性能調(diào)整等，但結(jié)構(gòu)比較大。緩沖器用于這項研究裝置是一個液壓缸緩沖裝置結(jié)束。當(dāng)活塞移動到一定的距離遠(yuǎn)離氣缸端蓋和端蓋之間可以活塞形成一緩沖室。原則使用油門，使給運動臨時緩沖室的背壓產(chǎn)生的阻力減速停止，避免所謂的液壓缸緩沖裝置12-15的端部的剛性的沖擊的設(shè)備。在緩沖行程，孔口常數(shù)，稱為恒油門液壓缸緩沖裝置結(jié)束。設(shè)計液壓缸端部恒節(jié)流緩沖裝置時，（最大加速度）、（緩沖腔最大沖擊壓力）和（殘余速度）三個參數(shù)是受工作條件限制的。通常采用的辦法是先選定其中一個參數(shù)，然后校驗其余兩個參數(shù)。步驟如下：(1)選擇最大加速度通常，amax值按液機械手類型和結(jié)構(gòu)特點選取，同時要考慮速度與載荷大小。對于重載低速液機械手，- 取5m/s2以下，對于輕載高速液機械手，-取510 m/s2(2)計算沿運動方向作用在活塞上的外力F水平運動時： （3.23） =0.251033.62-7=138N(3)計算殘余速度Vr （3.24）m/s總結(jié)畢業(yè)設(shè)計不久掃尾階段，在學(xué)習(xí)過程中幾個月的設(shè)計，我已經(jīng)取得了長足的進步。在本次畢業(yè)設(shè)計，我學(xué)到了很多，首先，有知識有更深的了解，多年的知識做了系統(tǒng)的審查，知識文化的圖書館使用獨立的分析，我學(xué)會了如何更好地利用對利用網(wǎng)絡(luò)能力，查找資料，解決問題，以及信息，但也讓我學(xué)習(xí)如何與你的同學(xué)討論這個問題。這是我今后的工作有很大的幫助，我將繼續(xù)在今后的工作中，努力提高自己的水平。通過這樣的設(shè)計，我真的覺得棘手的優(yōu)秀設(shè)計。在設(shè)計過程中，但在老師的幫助和自己的努力，我終于成功地完成設(shè)計。我經(jīng)常沒有足夠的知識來設(shè)計經(jīng)驗，有不足。這些問題有時可以讓我無奈。雖然我的設(shè)計有很多不足之處，行使自己的分析和解決共同問題的能力，并希望通過本次畢業(yè)設(shè)計，未來將從事培訓(xùn)，為今后的工作，畢業(yè)設(shè)計仿真的基礎(chǔ)。寫這篇文章代表了我的論文將接近尾聲。在過去四年的大學(xué)畢業(yè)的課程，這將是審查的教師和學(xué)生，是否做的好和壞，這個過程也有經(jīng)驗。首先，所有的老師感謝的標(biāo)志，我誠懇地接受你的指導(dǎo)，并希望得到你我的努力。當(dāng)我們不知道，你不會做，老師給我們補充的知識;顯然，我們想進入的知識，設(shè)計，技術(shù)狀態(tài)和研究生更注重于自我訓(xùn)練。我想，如果沒有大學(xué)四年打下課程設(shè)計的堅實基礎(chǔ)，我們可能要完成畢業(yè)設(shè)計變得非常困難。所有的老師，所以我把我的大學(xué)四年課程設(shè)計，說了聲真誠的感謝你們！畢業(yè)設(shè)計，歷時半年多，我看了很多文獻，有很多獲取有關(guān)書籍的;沒有任何線索，找到來自靈感，從我不知道如何開始一個大膽的嘗試，從教師自身的獨立思考，終于完成了這個項目的設(shè)計。我除了完成自己的工作，同時也得到了悉心的指導(dǎo)老師，總是老師劉國光在關(guān)鍵時刻，及時監(jiān)督我們的工作，嚴(yán)格要求我們，我們仔細(xì)檢查任務(wù)的各個階段;我要衷心感謝我的老師。參考文獻參考文獻1 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Ding；T. Tsuzuki Journal of Materials Science 1999,p12-p4418 Xie,F；Tsutsui,JM ；Gao,L ；Zucker,IH ；Porter,TR Ultrasound in Medicine and Biology 2007,p55-p67致 謝該論文是導(dǎo)師的指導(dǎo)下完成的，我的畢業(yè)設(shè)計題目是液壓機器人的設(shè)計，這是一個我以前沒有接觸。我知道這完全是一個陌生人，教師的幫助和參考材料看了以后，我有一定的了解液壓操縱的。我很感謝老師的指導(dǎo)下，使我的畢業(yè)設(shè)計順利完成。真誠地感謝對我的老師的畢業(yè)設(shè)計指導(dǎo)的有利條件，也感謝學(xué)院為我們使我們的畢業(yè)設(shè)計如期完成。畢業(yè)設(shè)計是在大學(xué)一起學(xué)習(xí)的知識，綜合運用所有相關(guān)的專業(yè)知識，課本知識在實踐中應(yīng)用。通過本次畢業(yè)設(shè)計，讓我得到更多的專業(yè)知識，以鞏固和提高原有的基礎(chǔ)上，這是由教師和學(xué)生的幫助是分不開的。設(shè)計和分析老師的指導(dǎo)下完成的，并在分析的過程中，尹長城老師給了我很多鼓勵，引導(dǎo)我在設(shè)計和分析，認(rèn)為更多的設(shè)計思路，增強了我的學(xué)習(xí)能力來和我們討論這個問題，所以我有認(rèn)識更加清晰的分析，讓我受益匪淺。畢業(yè)設(shè)計